中國儲能網(wǎng)訊：武威市消防救援支隊郭子清在國家級刊物《中國設備工程》發(fā)表《一起儲能電站火災事故的分析與研究》（文章編號：1671-0711（2023）10（上）-0006-03）。
論文就2023年4月發(fā)生在甘肅武威民勤縣某儲能電站發(fā)生火災事故進行調查，確定為磷酸鐵鋰電池熱失控引發(fā)火災。起火電池模塊設計充電時間為2h，在滿充測試過程中實際充電時間達3h，由于過充電導致鋰離子電池正、負極性質發(fā)生變化，正、負極上的放熱反應和鋰枝晶引發(fā)的內短路共同引發(fā)電池熱失控。
注：文中圖片和信息均來自論文《一起儲能電站火災事故的分析與研究》。
火災事故基本情況
2023年4月22日17時56分，武威市消防救援支隊119指揮中心接到報警稱，位于民勤縣某儲能電站發(fā)生火災，造成1座儲能電池艙燒損，過火面積約30㎡，直接經(jīng)濟損失約410萬元，無人員傷亡。
儲能電站基本情況
該儲能電站設有4座集裝箱式儲能電池艙及儲能升壓一體艙，由北向南依次布置，分別編號為1~4號。每座儲能電池艙長13.7m、寬2.43m、高2.95m，南、北兩側共設有16個箱門，每個箱門對應一簇電池組，其中北側由東向西設有1~7簇電池組，南側由東向西設有8~14簇電池組；中間部位設有電氣艙，電氣艙內北側為氣體滅火系統(tǒng)、南側為電腦主機裝置（見圖 1）。每簇電池組內裝配有25個電池模塊（見圖2），每個電池模塊又包括16個磷酸鐵鋰電池芯，該磷酸鐵鋰電池芯型號為BQ280-16S、容量280Ah、額定電壓3.2V、滿電電壓3.65V，上述每簇電池組內25個電池模塊之間、每個電池模塊16個電池芯之間均為串聯(lián)，簇與簇之間為并聯(lián)。此次起火艙室為1號儲能電池艙。
起火原因認定
排除遺留火種及外來火源、排除供電回路過電壓，確定為磷酸鐵鋰電池熱失控引發(fā)火災。
通過現(xiàn)場勘驗發(fā)現(xiàn)，第4簇第12模塊電池呈現(xiàn)擠壓變形、其余電池均為鼓脹變形特征，證明該模塊電池最先發(fā)生故障后電解液分解放熱并產(chǎn)生氣體鼓脹，電池內分解氣體噴放同時，周圍相鄰電池受外熱相繼發(fā)生熱失控產(chǎn)生鼓脹對最先鼓脹電池擠壓并導致變形，符合鋰電池熱失控故障外觀特征。
對儲能電站監(jiān)控中心后臺數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，1號電池艙第4簇第12模塊電池電壓、溫度變化后，BMS系統(tǒng)出現(xiàn)過壓一級警告，此后電池模塊均出現(xiàn)溫度升高；第4簇第12模塊電壓變?yōu)?后，其他電池模塊電壓下降直至電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)全部報錯，符合該模塊電池最先熱失控后造成其他電池相繼受熱短路引發(fā)火災的邏輯順序。據(jù)此，綜合認定起火原因為第4簇第12模塊磷酸鐵鋰電池熱失控引發(fā)火災。
事故的思考
高度重視調查詢問儲能電站作為當前消防安全監(jiān)管的新興業(yè)態(tài)領域，其火災具有一定特殊性，在調查詢問過程中需對起火時的情況作全面了解。
正確理解現(xiàn)場痕跡特征最先發(fā)生故障的電池由于從內部起火，其燒損痕跡沒有明顯的方向性，從外部觀察，最先出現(xiàn)故障的電池往往不是燒損最為嚴重的；周圍因熱濫用引發(fā)熱失控電池迎火面一側發(fā)生隔膜熔化、殼體撕裂、破壞嚴重，其余部位則燒損變形相對較輕，具有明顯的方向性。
創(chuàng)新現(xiàn)場勘驗技術手段當確定了最先發(fā)生故障的鋰離子電池時，可使用X射線成像法、CT三維成像法、電池拆解法等方法對故障電池內部痕跡進行分析。X射線影像分析得到一個比較粗略的方向，在此基礎上CT三維成像分析可確定大概的故障點，經(jīng)過電池拆解分析，發(fā)現(xiàn)集流器上存在局部缺損痕跡，三者互相印證，可確定該缺失位置即為電池最初故障點。
科學判斷鋰電池熱失控誘因目前，常見的熱失控誘因主要包括機械外力、高溫原因、電氣原因、內短路等，而電氣原因又包括過充電、外部短路、過放電等具體原因，鋰離子電池在熱失控時由于內部發(fā)生短路、不能輸出電流，在利用電池監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析時需要注意，最先輸出電壓電流為0的電池即為最初發(fā)生熱失控的電池。
本案中起火電池模塊設計充電時間為2h，在滿充測試過程中實際充電時間達3h，由于過充電導致鋰離子電池正、負極性質發(fā)生變化，正、負極上的放熱反應和鋰枝晶引發(fā)的內短路共同引發(fā)電池熱失控。
